Al-Zr-CeO_2固体酸催化剂的制备及其油脂环氧化性能

采用离子交换法和浸渍法制备Al-Zr-CeO_2固体酸催化剂,利用SEM、XPS、XRD、FT-IR和氮气吸附—脱附对固体酸催化剂进行了表征,结果表明:Al_2O_3和ZrO_2负载在CeO_2表面,大大提升了Al-Zr-CeO_2复合催化剂的比表面性能,在高温下仍有较高的比表面积,且催化效果显著。同时以大豆油的环氧化反应为探针反应,考察了煅烧温度、煅烧时间、Al(NO_3)_3/CeO_2的质量比和Zr(NO_3)_4/CeO_2的质量比对催化剂Al-Zr-CeO_2催化活性的影响。催化剂的最佳制备条件为:煅烧温度400℃,煅烧时间2 h,Al(NO_3)_3/CeO_2的质量比为0.2,Zr(NO_3)_4/CeO_2的质量比为0.2。该条件下制备的催化剂,在催化大豆油的环氧化反应时,环氧值可达到5.54%。     

二氧化硅-硫酸氢钾固体酸催化制备生物柴油

采用溶胶-凝胶法制备KHSO4.SiO2固体酸催化剂,将其应用于催化油酸与甲醇制备生物柴油的酯化反应中,考察了催化剂焙烧温度、KHSO4负载量、甲醇与油酸物质的量比、催化剂用量、反应时间及催化剂使用次数对生物柴油转化率的影响。结果表明,固体酸催化剂KHSO4.SiO2在油酸与甲醇的酯化反应中具有很高的催化活性,最佳反应条件:催化剂焙烧温度为200℃,KHSO4负载量为20%,甲醇与油酸物质的量比为12∶1,催化剂用量占油酸质量的10%,反应时间5 h,生物柴油转化率可达95.58%。固体酸催化剂KHSO4.SiO2可重复使用4次,催化活性良好。     

SO_4~(2-)/水淬渣固体酸催化脂肪酸制备生物柴油

以硫酸处理炼锌水淬渣所得的活性物质为载体,采用浸渍法制备了固体超强酸。将该固体酸用于甲醇和油酸的酯化反应,通过考察反应条件对油酸转化率的影响来反映固体酸在油酸和甲醇酯化反应中的催化活性。结果表明:当固体酸用量为油酸质量的18%、甲醇与油酸的摩尔比为15∶1、反应温度为120℃、反应时间为8 h时,油酸转化率可达90.35%;固体酸催化剂重复使用3次后,油酸转化率仍在70%以上,但随着重复利用次数增加,其催化活性有所下降。     

SO2-4/水淬渣固体酸催化脂肪酸制备生物柴油

以硫酸处理炼锌水淬渣所得的活性物质为载体,采用浸渍法制备了固体超强酸。将该固体酸用于甲醇和油酸的酯化反应,通过考察反应条件对油酸转化率的影响来反映固体酸在油酸和甲醇酯化反应中的催化活性。结果表明：当固体酸用量为油酸质量的18%、甲醇与油酸的摩尔比为15∶1、反应温度为120℃、反应时间为8 h时,油酸转化率可达90.35%;固体酸催化剂重复使用3次后,油酸转化率仍在70%以上,但随着重复利用次数增加,其催化活性有所下降。     

固体酸碱两步法催化麻疯籽油制备生物柴油反应过程的研究

以麻疯籽油为原料,对固体酸SiO_2/Zr(SO_4)_2-Ti(SO_4)_2、固体碱K_2CO_3/MgO-Al_2O_3两步法催化麻疯籽油制备生物柴油的反应过程进行研究,即第一步以固体酸为催化剂,催化麻疯籽油中的游离脂肪酸和甲醇预酯化,第二步以固体碱为催化剂,催化麻疯籽油与甲醇进行醇解反应。利用单因素实验及正交实验对固体酸碱两步法催化麻疯籽油制备生物柴油的反应过程进行优化。研究结果表明,固体酸催化预酯化的最佳条件为:催化剂用量2%,醇油摩尔比12:1,反应温度75℃,反应时间2 h,在此条件下酸值由10.47 mgKOH/g降为0.70 mg KOH/g。碱催化醇解反应的最佳条件为:催化剂用量为2%,醇油摩尔比为12:1,反应温度为65℃,反应时间2 h,醇解转化率稳定在95%左右。固体酸—碱两步法适用于催化麻疯籽油制备生物柴油,实验结果为实现麻疯籽油生物柴油的工业化生产奠定了一定的理论基础。     

SO_4~(2-)/Al_2O_3催化剂的表征及其在环氧化反应中的催化活性

采用浸渍法制备不同煅烧温度下的固体超强酸SO_4~(2-)/Al_2O_3。使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、氨气程序升温脱附(NH_3-TPD)和氮气物理吸附(N_2-BET)技术表征了固体超强酸的表面性质、晶形,并将其用于催化蓖麻油环氧化反应。结果表明:在蓖麻油质量20 g、催化剂用量2 g、煅烧温度600℃、过氧化氢滴加温度40℃、反应温度55℃、反应时间8 h的条件下,环氧化蓖麻油的碘值(Ⅰ)为48.4 g/100 g,环氧值可达0.551%;催化剂重复使用4次后,仍表现出较好的催化活性。     

硅藻土固载硅钨酸盐催化油酸甲酯化研究

采用一锅法制备了硅藻土固载铁掺杂的硅钨酸(FeSiW/硅藻土)固体酸催化剂,使用傅里叶红外光谱(FT-IR)及扫描电子显微镜(SEM)对催化剂的结构及形貌进行了分析,结果发现铁掺杂的硅钨酸较好的分散在硅藻土的表面。将其应用于油酸与甲醇为反应物的生物柴油制备体系,催化活性研究发现在催化剂用量3%(以油酸质量为基准)、油酸与甲醇摩尔比为1∶8、反应温度70℃、反应时间4 h的条件下,酯化反应转化率为72.5%,且催化剂重复使用6次后,转化率仍高于70%。此外,FeSiW/硅藻土催化剂还适用于催化各种长链羧酸的酯化反应。     

介孔SO_4~(2-)/ZrO_2的制备、表征及其催化煎炸废油合成生物柴油

采用溶胶凝胶法,使用十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)为模板剂,正丙醇锆为锆源,(NH_4)_2SO_4为硫化剂,经不同温度(400～600℃)煅烧制备介孔SO_4~(2-)/ZrO_2固体超强酸。并利用氨程序升温脱附(NH_3-TPD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、N_2物理吸脱附(BET)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品结构进行表征。结果显示:当煅烧温度为500℃时制备的催化剂出现明显的四方晶相,随着煅烧温度的升高,催化剂的比表面积先增加后减小,500℃时最大,比表面积为130 m~2/g,孔径为3.3 nm;TEM显示所制备的催化剂均具有蠕虫状介孔结构;NH_3-TPD曲线显示所制备的催化剂均具有超强酸性,500℃时酸量最大,为22 cm~3/g STP。将该催化剂用于煎炸废油和甲醇酯交换制备生物柴油试验,发现500℃煅烧的催化剂具有较高的催化活性,于190℃下反应8 h生物柴油收率达到92.3%。催化剂重复利用5次后,生物柴油收率仍能达到76.3%。     

一步炭化磺化法制备煤基固体酸催化剂及其表征北大核心CSCD

以胜利褐煤为原料,通过浓硫酸一步炭化磺化法制备煤基固体酸催化剂,以油酸和甲醇的酯化反应评价催化剂的催化活性。采用单因素实验考察了固液比、磺化温度、磺化时间对催化活性的影响。采用红外光谱、元素分析、BET、SEM、XRD、热重分析等对煤基固体酸催化剂进行表征。结果表明,当磺化温度为110℃、磺化时间为90 min、固液比为1∶17时,煤基固体酸催化剂具有最优的催化活性,其催化油酸和甲醇的酯化反应的酯化率达到93.50%。煤基固体酸催化剂为具有较低石墨化程度的无定形碳结构,磺酸基已成功键合到了碳基载体上,同时具有丰富的含氧官能团,其表面呈现密集孔结构,且以介孔为主。煤基固体酸催化剂在低于140℃时具有较好的热稳定性,重复使用5次后,催化酯化率为57.21%。     

负载型固体酸催化合成椰子油脂肪酸酯的工艺研究

以新制负载型固体酸Zr(SO_4)_2-Ti(SO_4)_2/SiO_2催化合成椰子油脂肪酸1,6-己二醇酯为探针反应,优化带水剂种类及用量、酸醇物质的量比、催化剂用量、反应时间等椰子油脂肪酸酯的合成工艺条件。然后采用其他5种不同分子结构的醇合成了相应的椰子油脂肪酸酯,并通过FTIR表征以上6种合成产物的酯基结构。实验获得的优化合成工艺条件为:带水剂(甲苯)用量8 m L (相对于0. 02 mol 1,6-己二醇),酸醇物质的量比2. 5∶1,催化剂用量6%(以反应物总质量计),反应时间4. 5 h。在最佳条件下,椰子油脂肪酸1,6-己二醇酯合成反应的酯化率高达98. 6%。该固体酸催化剂催化合成椰子油脂肪酸一元醇酯的活性较高(酯化率99. 1%),但其对四元醇酯的催化活性相对较低(酯化率80. 3%)。随着醇分子中羟基个数的逐渐增加,固体酸的酯化催化活性降低;当醇羟基数相同时,醇分子支链减少或支链碳数减小都有利于提高固体酸的催化活性。     

响应面优化固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2催化合成维生素E油酸酯工艺研究

利用新型催化剂固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2催化合成了维生素E油酸酯,研究了油酸酰氯与维生素E摩尔比(X1)、反应温度(X2)、催化剂用量(X3)、反应时间(X4)对维生素E油酸酯产率的影响,以单因素实验为基础,利用响应面法优化了工艺条件。结果表明:SO_4~(2-)/TiO_2催化合成维生素E油酸酯较优工艺条件为油酸酰氯与维生素E摩尔比3∶1,反应温度50℃,SO_4~(2-)/TiO_2用量5.5%,反应时间4 h;在较优工艺条件下,维生素E油酸酯产率达到92.2%。     

煎炸废油加氢脱氧制备烷烃基柴油研究

采用预硫化和氢气还原两种活化方式对NiMo/Al2O3催化剂进行活化,将活化后的催化剂用于煎炸废油加氢催化制备烷烃基柴油。通过考察反应温度、反应压力和液时空速研究两种不同活化方式对煎炸废油加氢反应及产物性质的影响。结果表明:硫化活化NiMo/Al_2O_3催化剂比氢化活化NiMo/Al_2O_3催化剂表现出更好的催化活性,相同反应条件下柴油得率较高,但产物存在硫含量(40 mg/kg)、冷滤点较高的缺陷;硫化活化NiMo/Al_2O_3催化剂适于以加氢脱羰或加氢脱羧形式进行加氢脱氧反应;氢化活化NiMo/Al_2O_3催化剂克服了产物硫含量超标的缺陷(硫含量1 mg/kg),产物的冷滤点优于硫化活化催化剂产物,氢化活化NiMo/Al_2O_3催化剂适于以加氢脱水形式进行加氢脱氧反应。     

Al-Zr-CeO2固体酸催化剂的制备及其油脂环氧化性能研究

采用离子交换法和浸渍法制备Al-Zr-CeO2固体酸催化剂,利用SEM、XPS、XRD、FT-IR和氮气吸附—脱附对固体酸催化剂进行了表征,结果表明：Al2O3和ZrO2负载在CeO2表面,大大提升了Al-Zr-CeO2复合催化剂的比表面性能,在高温下仍有较高的比表面积,且催化效果显著。同时以大豆油的环氧化反应为探针反应,考察了煅烧温度、煅烧时间、Al(NO3)3/CeO2的质量比和 Zr(NO3)4/CeO2的质量比对催化剂Al-Zr-CeO2催化活性的影响。催化剂的最佳制备条件为：煅烧温度为400℃,煅烧时间为2h,Al(NO3)3/CeO2的质量比为0.2,Zr(NO3)4/CeO2的质量比为0.2。该条件下制备的催化剂催化大豆油的环氧化反应时,环氧值可达到5.54%。     

生物柴油催化剂——SO42-/ZrO2-TiO2固体酸的制备及表征

以ZrOCl2·8H2O和Ti(SO4)2为原料,以浓氨水为沉淀剂,以稀硫酸为浸渍剂,经高温焙烧制得SO42-/ZrO2-TiO2固体酸催化剂.采用正交试验考察了催化剂制备过程中各因素对其催化活性的影响,得到的优化条件为:焙烧温度723 K,焙烧时间4h,n(Ti)/n(Zr)=6,浸渍液硫酸浓度1.50 mol/L.以优化工艺制备的SO42-/ZrO2-TiO2固体酸为催化剂,在n(醇)/n(油)=20,m(催化剂)/m(油)=0.03,反应温度423 K,反应时间5h,搅拌速率370 r/min的条件下,蓖麻油平均转化率可达98.5％.采用Hammett指示剂法、XRD、SEM技术对正交试验条件下制得的SO42-/ZrO2-TiO2固体酸进行了表征.结果表明:其酸强度(H0)在0.8 ～6.8之间,催化剂活性随总酸量增加而增大;该固体酸催化剂骨架结构为TiO2锐钛矿型晶体且呈不规则微米块状结构.     

微波-固体酸催化棉籽油制备生物柴油的研究

探讨了微波辅助条件下采用新型固体酸S2082-/Al2O3-ZrO2-La2O3替代传统的液体酸、碱催化剂,催化棉籽油与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油。考察了微波功率、固体酸催化剂用量、醇油摩尔比、反应温度等因素对产物中甲酯含量的影响。结果表明,在微波辅助下,固体酸催化剂对棉籽油酯交换具有较好的催化活性和稳定性,产物与催化剂易于分离。在微波功率300W,反应温度120℃,醇油摩尔比12：1,固体酸催化剂用量为油质量的3%条件下,反应1.5h产物中棉籽油甲酯含量达到95.2%,催化剂重复使用10次甲酯含量维持在90%左右,表明催化剂具有较高的催化活性和稳定性。     

改性蒙脱土催化油酸甲酯化的研究

采用浸渍法制备了改性对甲苯磺酸-蒙脱土固体酸催化剂,并将其应用于油酸与甲醇酯化制备油酸甲酯的反应体系中。通过对改性固体酸催化剂进行粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等表征技术发现,制备得到的改性固体酸为分散的小块片状结构,比表面积得到增加。此外,考察了催化剂用量、油酸与甲醇物质的量之比、反应温度及时间等因素对油酸转化率的影响。数据显示:在催化剂用量0.25 g、油酸与甲醇物质的量之比1∶10、反应温度70℃、反应时间3 h的条件下,油酸转化率为65.6%,且该催化剂适用于其它一些游离脂肪酸酯化及非粮油料预酯化反应。     

新型海藻酸铬复合物的制备及其催化油酸甲酯化合成生物柴油

以海藻酸钠与氯化铬为原料制备出一种价格低廉的新型海藻酸铬复合物,通过XRD、FTIR、SEM对制备的复合物结构进行表征,并将其应用于催化油酸与甲醇酯化反应制备生物柴油。系统考察了各因素对油酸转化率的影响,并研究了该催化剂在各种酯化反应中的应用。结果表明:廉价、易制备的海藻酸铬复合物固体酸表现出较高的催化活性,在催化剂用量3%(相对于油酸的质量)、油酸与甲醇摩尔比1∶10、反应温度70℃、反应时间3 h条件下,油酸转化率达92.2%;催化剂经重复使用5次,油酸的转化率仍高于60%;此外,该催化剂能适用各种长链羧酸与甲醇的酯化反应,表明该催化剂有望用于工业上高酸值原料降酸制备生物柴油。     

固体酸SiO_2-Ti(SO_4)_2-Zr(SO_4)_2催化麻疯树籽油醇解反应的研究

通过溶胶-凝胶法制备了Si O2载体,所得载体再通过浸渍法制备得到负载Ti(SO4)2和Zr(SO4)2的复合型固体酸催化剂Si O2-Ti(SO4)2-Zr(SO4)2,利用热重分析(TG-DTG)和傅里叶红外光谱(FTIR)对催化剂的特性进行初步表征。此外,以转化率为指标,研究了复合型固体酸催化剂在麻疯树籽油醇解反应中的催化活性,并考察催化剂用量、醇油摩尔比、反应温度和反应时间对醇解反应的影响。TG-DTG分析结果表明,催化剂的焙烧温度应选择300℃,此条件下可以制备催化活性较好的催化剂;FTIR表征结果表明,浸渍Ti(SO4)2和Zr(SO4)2后,该活性物质成功负载到Si O2载体表面。单因素实验结果表明最佳反应条件为:反应温度120℃,催化剂用量5%,醇油摩尔比15∶1,反应时间5 h;在此条件下,麻疯树籽油的转化率最高可达92.53%。     

固体酸SO2-4/ZrO2催化合成大豆油基多元醇

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备SO2-4/ZrO2固体酸催化剂,将其应用于环氧大豆油和甲醇的开环加成反应,系统考察了沉淀pH、H2SO4浸渍液浓度、焙烧温度对SO2-4/ZrO2固体酸催化剂催化活性的影响.采用XRD、NH3- TPD、氮吸附等方法对SO2-4/ZrO2催化剂的结构和表面酸性进行了表征.结果表明:催化剂的表面强酸位是促进开环加成反应得到大豆油基多元醇的催化活性中心.当沉淀pH为9,H2SO4浸渍液浓度为2 mol/L,焙烧温度为550℃时,催化剂表面具有更多的强酸中心,催化活性最高,110℃反应2h后,环氧大豆油中环氧基团转化率大于98％,大豆油基多元醇的羟值(KOH)达到203.7 mg/g,且产物易与催化剂分离,简化了后处理过程.     

固体酸SO42-/ZrO2催化合成大豆油基多元醇

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备SO42-/ZrO2固体酸催化剂,将其应用于环氧大豆油和甲醇的开环加成反应,系统考察了沉淀pH、H2SO4浸渍液浓度、焙烧温度对SO42-/ZrO2固体酸催化剂催化活性的影响。采用XRD、NH3-TPD、氮吸附等方法对SO42-/ZrO2催化剂的结构和表面酸性进行了表征。结果表明:催化剂的表面强酸位是促进开环加成反应得到大豆油基多元醇的催化活性中心。当沉淀pH为9,H2SO4浸渍液浓度为2 mol/L,焙烧温度为550℃时,催化剂表面具有更多的强酸中心,催化活性最高,110℃反应2 h后,环氧大豆油中环氧基团转化率大于98%,大豆油基多元醇的羟值(KOH)达到203.7 mg/g,且产物易与催化剂分离,简化了后处理过程。